Форсаж (авіація)

Форсаж — режим роботи деяких поршневих і реактивних двигунів, що застосовується для тимчасового збільшення тяги в разі необхідності (зліт, розгін до надзвуковій швидкості, маневр повітряного бою). Застосовується в основному на бойових літаках, єдиними цивільними літаками, на яких застосовувався форсаж, були пасажирські Ту-144 і Конкорд.

Форсажний режим роботи повітряно-реактивного двигуна реалізується за допомогою додаткової (форсажної) камери згоряння (далі ФКЗ), яка встановлюється за основною камерою згоряння і турбіною. При включенні форсажу проводиться спалювання в ФКЗ додаткового пального, при цьому відбувається інтенсивний підігрів робочого тіла, що, в свою чергу, призводить до збільшення його швидкості витоку з сопла і зростанню тяги двигуна.

Температура газів за основною камерою згоряння лімітується, в основному, жаростійкістю і жароміцністю лопаток турбіни. Установка за турбіною додаткової камери згоряння дозволяє обійти це обмеження. Основним недоліком такого рішення є різке падіння економічності рухової установки. Це зумовлено низьким вмістом вільного кисню в продуктах згоряння, що витікає з основної КЗ і подаються спочатку на турбіну, а потім у форсажну камеру. Рухова установка на такому (форсажному) режимі працює зі значними тепловими і механічними навантаженнями на конструкцію практично всіх складових її вузлів і агрегатів, відповідно час роботи на форсажі для більшості типів літаків обмежений хвилинами. Виняток становлять висотні надзвукові літаки, винищувачі-перехоплювачі МіГ-25/МіГ-31 або літак-розвідник SR-71 Blackbird, двигуни яких спеціально пристосовані для тривалої роботи на форсажному режимі.

У силу зазначених вище причин, перехід на форсажний режим роботи двигуна здійснюється лише у разі необхідності енергійного розгону літального апарату (зліт, набір висоти з метою заняття вигідної позиції для атаки, екстрений вихід з бою, подолання зони дії ППО супротивника і т. д.), а також якщо додаткові витрати палива окупається відповідним приростом дальності польоту. Останнє характерно для надзвукових літаків цивільної авіації (Ту-144, Конкорд). Цікаво, що на деяких ЛА після відриву від ЗПС форсажний режим частини двигунів вимикається, для економії палива (хоча це і викликає деякі проблеми зі стійкістю — розвертає)

При роботі двигуна на форсажі за реактивним соплом виникає видимий струмінь розпечених газів, що має характерне смугасте забарвлення. При неповному згорянні гасу (через нестачу кисню) струмінь матиме червоний колір з жовтими вертикальними кільцями. Якщо горіння добре оптимізовано, то колір полум'я буде синій. Тиск на зрізі сопла значно перевищує тиск навколишнього середовища, і в міру віддалення від сопла тиск зменшується, а швидкість спливання газів зростає. При цьому поперечний переріз струменя збільшується і тиск в найбільшому перетині стає менш атмосферного. Після цього струмінь знову починає звужуватися, зі збільшенням тиску. Така циклічність призводить до того, що надзвуковий струмінь вихідних газів періодично (циклічно) стає дозвуковим, з виникненням стрибків ущільненнь — це якраз і є видимі світлі кільця полум'я. Через недосконалість паливної апаратури деяких двигунів іноді спостерігається цікавий ефект — на одному і тому ж літаку в одного двигуна на форсажі вихлоп синій, в другого — червоний або жовтий.

Першим серійним літаком, двигун якого планово працював на форсажі протягом усього польоту, був SR-71 Blackbird (і на його попереднику Lockheed A-12).

Джерела

http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19930085741_1993085741.pdf [Архівовано 24 травня 2010 у Wayback Machine.]

Посилання

Форсажна камера // Універсальний словник-енциклопедія. — 4-те вид. — К. : Тека, 2006.

Це незавершена стаття з технології.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.